JP2019104327A - 車両の発進制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】勾配路での自動発進においてずり下がりを抑えつつ滑らかな発進を実現することができる車両の発進制御システムを提供する。【解決手段】発進制御システムは、加速度センサと、制動力発生装置と、駆動力発生装置と、制動力発生装置及び駆動力発生装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、車両の発進が要求された場合、駆動力を増大させつつ制動力を徐々に低下させていく。そして、加速度センサにより加速度の変化が検出された時点から所定時間、駆動力と制動力とを保持する。所定時間の経過時点で加速度センサにより検出された加速度が車両の発進方向の加速度である場合、駆動力を増大させつつ制動力を低下させる。【選択図】図７

Description

本発明は、車両を自動発進させる発進制御システムに関し、特に、勾配路での自動発進に用いて好適な発進制御システムに関する。

特開２００２−１０４１４７号公報には、車両が勾配路に停車したときに制動力を保持する制御に関する技術が開示されている。この文献に開示された技術によれば、車両が勾配路に停車した状態では、ドライバのブレーキ操作に係らず車輪に対して制動力を作用させる所謂ヒルホールド（ヒルホルダ）が実行される。そして、ヒルホールドの実行中に車両の駆動力が走行路面勾配に抗して車両を発進させるのに十分になったとき、制動力を低下させることが行われる。また、ヒルホールドの実行中に車両の後方転がり移動が検出されたときには、制動力を上昇させることが行われる。

特開２００２−１０４１４７号公報

ヒルホールドを解除して車両を発進させるに際しては、ずり下がりを抑えつつ滑らかな発進を実現することが求められている。このことは、自動運転システムやＡＣＣ或いは自動駐車システムによる勾配路での自動発進にも当てはまる課題である。

しかし、勾配路での自動発進において上記課題を達成することは容易ではない。その一つの理由が加速度センサの誤差や積載量などのばらつき等、発進に影響する要素の車両ごとのばらつきである。加速センサの出力値からは、車両が停止している場所の勾配を推定することができる。そして、勾配からは、車両に作用する力（以下、この力を勾配力と定義する）を推定することができる。ところが、加速度センサの誤差や積載量などのばらつきの影響により、勾配力を正確に推定することは難しい。推定した勾配力に対して駆動力が過剰だと飛び出しが発生し、不足するとずり下がりが発生する。

また、自動発進においてずり下がりを抑えつつ滑らかな発進を実現するためには、車両の進行方向の即座の判定も必要とされる。車両の進行方向は、加速度センサにより取得される前後方向の加速度の変化から検知可能である。しかし、加速度センサの出力値は、車内の重量物の移動や車両が動き出した直後の車両のピッチ運動によって変動する。この場合、加速度センサの出力値から車両の進行方向を的確に判断することは難しくなる。もし、実際にはずり下がり方向への移動であるにも関わらず、発進方向への移動と誤検知された場合には、制動力が低下されることによってずり下がりが拡大してしまう。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、勾配路での自動発進においてずり下がりを抑えつつ滑らかな発進を実現することができる車両の発進制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両の発進制御システムは、車両を自動発進させる発進制御システムであって、車両の前後方向の加速度を検出する加速度センサと、車両に作用する制動力を発生させる制動力発生装置と、車両に作用する駆動力を発生させる駆動力発生装置と、制動力発生装置及び駆動力発生装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、車両の発進が要求された場合、駆動力を増大させつつ制動力を徐々に低下させていくステップと、加速度センサにより加速度の変化が検出された時点から所定時間、駆動力と制動力とを保持するステップと、所定時間の経過時点で加速度センサにより検出された加速度が車両の発進方向の加速度である場合、駆動力を増大させつつ制動力を低下させるステップと、を実行するように構成されている。

本発明に係る車両の発進制御システムによれば、車両の発進が要求された場合、駆動力を増大させつつ制動力を徐々に低下させていくことで、唐突な飛び出しやずり下がりを抑えることができる。そして、加速度センサにより加速度の変化が検出された場合、つまり、車両が動き出したことが検出された場合、駆動力と制動力とを保持する時間を設けることで、加速度センサの出力値の変動が収まるのを待って車両の進行方向を的確に判断することができる。この的確な判断により、勾配路での発進においてずり下がりを抑えつつ滑らかな発進を実現することができる。

駆動力と制動力とから発進領域とずり下がり領域とを規定する制駆動力マップを示す図である。 推定勾配力Ｓｌｏｐ（Ｅ）と実際勾配力Ｓｌｏｐ（Ｒ）とのずれにより、ずり下がりが起きるケースについて説明する図である。 推定勾配力Ｓｌｏｐ（Ｅ）と実際勾配力Ｓｌｏｐ（Ｒ）とのずれにより、飛び出しが起きるケースについて説明する図である。 制駆動力すりかえ制御について説明する図である。 本発明の実施の形態に係る発進制御システムの構成を示す図である。 発進制御の制御フローを示す図である。 発進制御による制駆動力の変化を示す図である。 発進制御による加速度の変化を示す図である。

まず、本発明の実施の形態について説明するに先立ち、勾配路での自動発進においてずり下がりや飛び出しが発生する理由について説明する。勾配路での発進時に、車両が停止状態に保たれるか、或いはずり下がりや飛び出しが発生するかは、制動力と駆動力と勾配力との関係で決まる。

図１は、駆動力と制動力とから発進領域とずり下がり領域とを規定する制駆動力マップを示す図である。ここでは、勾配力をＳｌｏｐと表記する。Ｓｌｏｐは、上り勾配であればＳｌｏｐ＞０となり、下り勾配であればＳｌｏｐ＜０となる。なお、図１に示すＳｌｏｐ（Ｒ）は実際の勾配力を意味し、車両に搭載された加速度センサの出力値から推定される推定勾配力とは区別される。

駆動力をＤｒｖと表記し、制動力をＢｒｋと表記すると、車両を意図する方向へ進行させる力は、Ｄｒｖ−Ｓｌｏｐで表される（ただし、Ｄｒｖ＞Ｓｌｏｐ）。車両を意図する方向へ進行させる力Ｄｒｖ−Ｓｌｏｐが制動力Ｂｒｋよりも大きいことが車両の発進条件である。ゆえに、図１において、Ｄｒｖ−Ｓｌｏｐ（Ｒ）＞Ｂｒｋを満たす領域が発進領域である。

一方、車両を意図に反する方向へ進行させる力は、Ｓｌｏｐ−Ｄｒｖで表される（ただし、Ｓｌｏｐ＞Ｄｒｖ）。車両を意図に反する方向へ進行させる力Ｓｌｏｐ−Ｄｒｖが制動力Ｂｒｋよりも大きいことが車両のずり下がり条件である。ゆえに、図１において、Ｓｌｏｐ（Ｒ）−Ｄｒｖ＞Ｂｒｋを満たす領域がずり下がり領域である。点線の矢印線で示すように、制駆動力の制御点がずり下がり領域に入ってしまった場合には、ずり下がりが発生する。

図１に実線の矢印線で示すように、ずり下がり領域を回避して発進領域に制駆動力の制御点を移動させることで、ずり下がりを発生させることなく発進することができる。しかしながら、システムが把握できるのは実際の勾配力ではなく、加速度センサの出力値から推定される推定勾配力である。加速度センサの誤差や積載量などのばらつきの影響により、実際の勾配力と推定勾配力とは必ずしも一致しない。実際の勾配力と推定勾配力とのずれは、自動発進時のずり下がりや飛び出しの原因となる。以下、これについて図２及び図３を用いて説明する。なお、各図では、実際勾配力をＳｌｏｐ（Ｒ）と表記し、推定勾配力をＳｌｏｐ（Ｅ）と表記する。

図２は、推定勾配力Ｓｌｏｐ（Ｅ）と実際勾配力Ｓｌｏｐ（Ｒ）とのずれにより、ずり下がりが起きるケースについて説明する図である。図２のケースでは、推定勾配力Ｓｌｏｐ（Ｅ）は実際勾配力Ｓｌｏｐ（Ｒ）よりも小さく見積もられている。その結果、推定勾配力Ｓｌｏｐ（Ｅ）を基準にした場合には発進領域となる領域でも、実際勾配力Ｓｌｏｐ（Ｒ）を基準にした場合にはずり下がり領域となる領域が生じる。このような領域に制駆動力の制御点を移動させた場合には、ずり下がりが生じてしまう。

図３は、推定勾配力Ｓｌｏｐ（Ｅ）と実際勾配力Ｓｌｏｐ（Ｒ）とのずれにより、飛び出しが起きるケースについて説明する図である。図３のケースでは、推定勾配力Ｓｌｏｐ（Ｅ）は実際勾配力Ｓｌｏｐ（Ｒ）よりも大きく見積もられている。その結果、推定勾配力Ｓｌｏｐ（Ｅ）を基準にした場合には適正な駆動力といえる領域でも、実際勾配力Ｓｌｏｐ（Ｒ）を基準にした場合には駆動力過剰となる領域が生じる。このような領域に制駆動力の制御点を移動させた場合には、飛び出しが生じてしまう。

このような意図しないずり下がりや飛び出しを抑えるために提案された制駆動力の制御が、次に説明する制駆動力すりかえ制御である。図４は、制駆動力すりかえ制御について説明する図である。図４の左側は制駆動力すりかえ制御で用いられる制駆動力マップであり、右側は制駆動力の変化を示すタイムチャートである。左側のマップと右側のタイムチャートとで縦軸のスケールは等しい。

制駆動力すりかえ制御で用いられる制駆動力マップでは、想定される加速度センサの出力値や積載量のばらつきを考慮して発進可能性領域とずり下がり可能性領域とが規定されている。詳しくは、発進可能性領域は、推定勾配力を基準とする発進領域をばらつき分のマージンだけ低制動力側に拡大した領域である。ずり下がり可能性領域は、推定勾配力を基準とするずり下がり領域をばらつき分のマージンだけ高制動力側に拡大した領域である。ゆえに、発進可能性領域とずり下がり可能性領域とは一部の領域がオーバラップしている。

制駆動力すりかえ制御では、あらかじめ大きな制動力を確保しておき、制駆動力の動作点がずり下がり可能性領域をぎりぎり回避しながら発進可能性領域へ移動していくように、駆動力の増加に合わせて制動力を徐々にゼロまで低下させていくことが行われる。このような制御を勾配路での発進時に行うことにより、意図しないずり下がりや飛び出しを抑えることができる。

しかし、加速度センサの出力値や積載量のばらつきが想定以上の場合、制駆動力すりかえ制御をもってしてもずり下がりが発生してしまう可能性がある。そこで考案されたのが本発明である。以下、本発明の実施の形態に係る車両の発進制御システムについて説明する。

図５は、本発明の実施の形態に係る発進制御システムの構成を示す図である。図５に示すように、発進制御システム２は、各種センサ４と、制駆動力発生装置８と、制御装置６とで構成される。各種センサ４には、例えば、加速度センサ（Ｇセンサ）４ａと車輪速センサ４ｂとが含まれる。制駆動力発生装置８には、車両に作用する駆動力を発生させる制御可能な駆動力発生装置８ａと、車両に作用する制動力を発生させる制御可能な制動力発生装置８ｂとが含まれる。制御可能な駆動力発生装置８ａとは、具体的には、エンジン（ＥＮＧ）である。ただし、駆動力発生装置８ａは、モータやハイブリッドシステムであってもよい。制御可能な制動力発生装置８ｂとは、具体的には、ブレーキ装置（ＢＲＫ）である。

制御装置６は、一又は複数のＥＣＵで構成される。制御装置６のメモリには、上述の制駆動力マップ（図４参照）と、この制駆動力マップを用いて行われる発進制御の制御プログラムとが記憶されている。制御装置６は、各種センサ４で取得された情報に基づき、メモリに記憶された制御プログラムにしたがって制駆動力発生装置８を制御する。

図６は、制御装置６により実施される発進制御の制御フローを示す図である。図７は、発進制御による制駆動力の変化を示す図である。図８は、発進制御による加速度の変化を示す図である。以下、発進制御の内容について、図７及び図８を参照しながら図６に示す制御フローに従って説明する。

発進制御は、図示しない主制御装置より制御装置６に対して車両の発進が要求された場合に実行される。制御装置６は、まず、制駆動力マップを用いて制駆動制御を実行する（ステップＳ２）。ここで実行される制駆動制御はフィードフォワード制御であって、前述の制駆動力すりかえ制御で行われたように制動力及び駆動力が制御される。すなわち、図７に示すように、あらかじめ大きな制動力を確保しておき、制駆動力の動作点がずり下がり可能性領域をぎりぎり回避しながら発進可能性領域へ移動していくように、駆動力発生装置８ａ及び制動力発生装置８ｂがそれぞれ制御される。

次に、制御装置６は、車両の挙動を加速度センサ４ａによって検出する（ステップＳ４）。制駆動力の動作点を発進可能性領域へ向けて変化させていくことで、やがて車両は停止状態から動き始める。その挙動は、加速度センサ４ａによって車両の前後方向の加速度の変化として検出される。ただし、車両が動き始めた直後は、図８に示すように車両のピッチ運動によって加速度センサ４ａの出力値に変動が生じるため、加速度センサ４ａの出力値から車両の進行方向を確定することはできない。

制御装置６は、加速度センサ４ａにより加速度の変化が検出された場合、図７に示すように、その時点から所定時間、駆動力と制動力とをそれぞれ加速度の変化が検出された時点の値に保持する（ステップＳ６）。駆動力と制動力とが車両が動き出したときの値に保持されることで、車両の速度は微低速に抑えられる。このため、仮に車両の進行方向がずり下がり方向であったとしても運転者は不安感を覚え難い。

駆動力と制動力とを保持する所定時間は、加速度センサ４ａの出力値が収束するまでの時間である。ただし、この所定時間は、一定時間でもよいし、一定距離を走行するまでの時間でもよい。或いは、この所定時間は、車輪速センサ４ｂの進行方向情報が確定するまでの時間でもよい。所定時間が経過したら、制御装置６は、その時点で加速度センサ４ａにより検出された加速度から車両の進行方向を確定する（ステップＳ８）。

制御装置６は、確定した進行方向が発進方向である場合、通常制御へ移行する（ステップＳ１０）。通常制御では、駆動力を増やしながら制動力をゼロまで低下させるように、駆動力発生装置８ａ及び制動力発生装置８ｂがそれぞれ制御される。これにより車両は滑らかに発進する。

一方、確定した進行方向がずり下がり方向である場合、ずり下がり処置へ移行する（ステップＳ１２）。ずり下がり処置では、制動力発生装置８ｂを制御して制動力を上昇させることが行われる。これにより、制駆動力の動作点はずり下がり領域を脱出し、ずり下がりは停止する。そして、ずり下がりの停止後に通常制御へ移行することによって車両は滑らかに発進する。

このように実施される発進制御によれば、駆動力を増大させつつ制動力を徐々に低下させていくことで、唐突な飛び出しやずり下がりを抑えることができる。そして、加速度センサ４ａにより加速度の変化が検出された場合、つまり、車両が動き出したことが検出された場合、駆動力と制動力とを保持する時間を設けることで、加速度センサ４ａの出力値の変動が収まるのを待って車両の進行方向を的確に判断することができる。この的確な判断により、勾配路での発進において、不必要に制動力を高めることを回避できるとともに、ずり下がりを抑えつつ滑らかな発進を実現することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る発進制御システム２は、制動力と駆動力の両方を自動で制御するもので、ずり下がりが起きる可能性のある路面環境にて発進するシーンに広く適用可能である。

２ 発進制御システム
４ａ 加速度センサ
６ 制御装置
８ａ 駆動力発生装置
８ｂ 制動力発生装置

Claims (1)

1. 車両を自動発進させる発進制御システムにおいて、
   前記車両の前後方向の加速度を検出する加速度センサと、
   前記車両に作用する制動力を発生させる制動力発生装置と
   前記車両に作用する駆動力を発生させる駆動力発生装置と、
   前記制動力発生装置及び前記駆動力発生装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記車両の発進が要求された場合、
   駆動力を増大させつつ制動力を徐々に低下させていくステップと、
   前記加速度センサにより加速度の変化が検出された時点から所定時間、駆動力と制動力とを保持するステップと、
   前記所定時間の経過時点で前記加速度センサにより検出された加速度が前記車両の発進方向の加速度である場合、駆動力を増大させつつ制動力を低下させるステップと、
   を実行するように構成されていることを特徴とする車両の発進制御システム。

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